Hornos de fundición: tipos, funcionamiento y aplicaciones

Un horno de fundición es un aparato capaz de calentar materiales a una temperatura tan alta que se funden, lo que desde una perspectiva química significa básicamente que alcanzan la temperatura umbral crítica a la que se convierten de sólido a líquido. No todos los materiales se funden, y los que lo hacen a menudo tienen diferentes puntos de fusión. Como tal, la mayoría de los hornos están destinados a manejar ciertos tipos de trabajos. La mayoría son ajustables, lo que permite cierta flexibilidad y control interno. Puede haber una gran variedad en cuanto a tamaño y capacidades, con algunos destinados a uso más o menos personal, como en un taller o garaje privado, mientras que otros son mucho más grandes y se usan industrialmente. Aun así, todos suelen caer dentro de uno de cuatro tipos o formatos principales: hornos de cubilote, hornos de arco eléctrico, hornos de inducción y hornos de crisol. Cada uno tiene un estilo y perfil de uso ligeramente diferente, pero el objetivo general suele ser el mismo sin importar los detalles.

Conceptos básicos

Los metales son, con mucho, el material más común que la gente funde en hornos. El metal fundido o licuado es mucho más maleable y puede formarse, moldearse y reconfigurarse con relativa facilidad. Esto se aplica tanto a cosas como acero inoxidable y aluminio como a metales preciosos como oro y plata. La fundición hace posible dar forma y reutilizar estos elementos crudos en algo útil, y un horno suele ser la forma más controlada y eficiente de proceder.

El horno es una herramienta que ha sido usada por las personas durante mucho tiempo. Se cree que el horno más antiguo se originó con la civilización del Valle del Indo en el subcontinente indio, y se ha datado entre 2500 y 1800 a.C. El horno de fundición es una versión industrial de este concepto, y se usa típicamente para la producción de materiales específicos o como fuente de calor.

Hornos de cubilote (cupola)

Algunos eruditos industriales consideran el horno de cubilote como la forma históricamente más popular de horno de fundición para materiales férreos, o basados en hierro. El dispositivo es en esencia un eje vertical que se parece a una chimenea. El interior suele estar revestido con ladrillos refractarios. Los modelos más primitivos son poco más que torres cerradas básicas, usualmente con un sistema de estantes y bandejas para recoger el producto. Ejemplos más modernos tienen controles de temperatura y un sistema de fundición y recogida más formalizado. Boquillas de soplado de aire, usadas para aumentar el calor, también pueden encontrarse dentro del eje en muchos casos. El horno de cubilote puede usarse para diversas tareas, como producir mineral líquido y fundir hierro fundido o bronces.

Hornos de arco eléctrico

Los hornos de arco eléctrico también son muy populares para refundir chatarra de acero. Unidades más pequeñas a veces se usan para producir productos de hierro fundido. Como su nombre indica, este modelo usa un arco eléctrico para generar calor. El arco crea una ruptura eléctrica del gas que causa lo que se conoce como "descarga de plasma", lo que conduce a una fundición más rápida. Dentro de la unidad del horno, el material se pone en contacto directo con el arco, que en algunas unidades puede alcanzar temperaturas de hasta 3275 °F (1800 °C). Mucho depende del tamaño del horno y de qué se esté fundiendo exactamente.

Método de inducción

El horno de inducción se usa generalmente para fundir aleaciones férreas y no férreas. Suele emplear una bobina helicoidal de cobre refrigerada por agua en la que se instala un crisol. Cuando la corriente alterna pasa por la bobina, el crisol se calienta. Este modelo se elogia generalmente por su eficiencia energética y la falta de contaminación que causa. Los hornos de inducción tienden a ser mucho más contenidos y, como resultado, tienden a ensuciar menos. La mayoría de fundiciones de hierro ahora usan el horno de inducción en lugar del de cubilote debido a estas ventajas; también es popular en varios entornos industriales donde la eficiencia y la limpieza son preocupaciones.

Hornos de crisol

El horno de crisol se considera el tipo más antiguo de horno de fundición, y también el más primitivo. Aún se usa en muchos entornos más tradicionales y es común para varios proyectos pequeños, pero tiende a ser menos popular en la industria. Su diseño básico consiste en un crisol refractario en el que se coloca el material a calentar. El material se calienta entonces desde fuera de la pared del crisol. Las versiones de gas a menudo usan un quemador para generar calor, mientras que los modelos eléctricos usan elementos calefactores.

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Enlace a fuentes

• https://www.copper.org/environment/sustainable-energy/electric-motors/education/motor-rotor/production/proc09/process_09_94.html